虚拟仿真施工技术精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇虚拟仿真施工技术范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

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关键词：虚拟施工 虚拟现实 建筑施工

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（a）-0057-01

为了解决返工成本和管理成本这两个关键问题，期望提升建筑业的生产力水平并且以制造业的生产管理经验为参考，引入了虚拟模型技术机理即“虚拟施工技术”，将此技术应用于建筑施工项目管理当中。

1 虚拟施工的概念

虚拟施工（Virtual Construction，简称VC），是通过计算机建模、分析，虚拟现实计算机仿真技术将实际施工过程在计算机上模拟出来。此技术在制造业当中应用较多，在建筑施工当中应用较少。通过虚拟施工技术，业主单位、设计单位和施工方在策划、投资、设计和施工之前都能够清楚的看到施工的过程和结果。沉浸虚拟现实（Immersive）和桌面虚拟现实（Desktop）是虚拟现实的两种形式，但在建筑业当中应用较多的是桌面虚拟现实（Desktop）。国外在建筑施工中应用的是开发漫游系统（Walkthrough）主要包括场地的外形和设计，施工过程的计划和管理施工方案的预算等等。虚拟施工技术可以进行干涉分析、可靠性检验、内力计算、工序的确定等不仅表现为一种技术手段而且提供一种全新的管理模式使得施工的质量、成本、工期都得到最优化，另外还保证施工环保安全。

2 虚拟施工的技术支撑体系

虚拟施工技术涉及到了很多领域，主要包括以下技术：

（1）计算机仿真技术

计算机仿真技术在施工技术与管理、内力计算、结构计算等土木工程领域当中。虚拟施工的核心是计算机仿真技术，它通过建模分析能够从理论上保证结构的稳定和安全。

（2）建模与优化技术以及相关的软硬件技术

从建筑工程的规划、设计、施工、管理等方面，应用优化原理，使得建筑项目质量高、工期短、造价低，实现企业的利益最大化。

（3）虚拟现实技术

虚拟现实技术能够为人机交互对话提供三维界面，使用户能够沉浸在一个创建在多维信息空间上的虚拟信息环境里，具有身临其境的感觉，这为虚拟施工开发提供可视化的交互环境。

3 虚拟施工作用

虚拟施工技术实施的指导思想以及作用的集中体现是“先试后建”。“先试后建”能够保证项目在理论上成功，而且能够保证结构物的稳定与安全，可以检测任何阶段的性能，模拟任何荷载情况下结构物的抵抗能力。虚拟施工的主要作用归根到底是优化建筑项目设计、施工过程以及施工管理活动等。

3.1 优化建筑项目设计

建筑项目能够顺利实施的前提和保证是要有一个完善的设计方案。由多个设计方参与完成的建筑项目设计即建筑设计、结构设计、建筑设备设计等，在施工过程中成为聚在一起的建筑构件，由于由多方设计所以经常发生冲突比如建筑结构和设备之间的冲突等。这直接导致返工不仅增加成本而且延误工期。另外，好多项目从设计角度可行，但实际施工当中不可实施，导致设计失败，必须变更设计，同样会增加成本和延误工期。以上问题的原因就是设计方、施工方在设计阶段缺少沟通和协作，缺少一个检测平台。针对这些问题应用虚拟施工技术可以得到解决，采用虚拟施工技术优化设计，建立相关3D模型提供了一个有效的平台，包括建筑、结构及建筑设备等用于设计冲突、可施工性的检测，及多方沟通。

3.2 优化施工过程

施工过程的顺利实施的保证是有一个正确的施工方案作为指导。当前，主要由项目经理及项目组凭借施工经验来编制施工方案。但是由于工程的复杂性和项目经理经验的不足，施工方案的编制存在很多漏洞。而且它的可行性有时候也会受到质疑。施工方案必须保证项目实施的可行性、低成本，高质量、短工期同时环保安全也很重要。在虚拟施工技术出现之前，这一问题几乎找不到有效的解决方案。虚拟施工技术可以实现多方案比选，对不同方案进行检测，选择一种最优的施工方案。基于上述建立的3D模型，采用虚拟施工技术可模拟和分析相关施工方案。建筑业在施工当中的返工率越来越高，将虚拟施工技术应用于建筑业施工过程中，通过虚拟现实和计算机仿真以实现对施工过程的事前控制和动态管理达到施工方案优化和降低成本的目的。

3.3 优化施工管理活动

管理成本占据建筑项目成本的很大一部分。为了降低管理成本，配备少量管理人员，采用虚拟施工技术，它可以清晰地展示整个施工过程就像栩栩如生的“施工操作说明书”。

4 虚拟施工技术在建筑业的应用实践

在国外对于虚拟施工技术一系列相关的研究和试验正在进行。Clasgow Strathclyde大学土木工程系和信息科学系联合研究一种能够协同施工的可视计划。它包括一个可以对全程进行监视并且可以交互的进行的非沉浸虚拟现实接口。针对几种不同的施工顺序和现场组织它允许用户以交互协同方式进行调查研究，同时优化施工过程。一个3D粗样软件包和一种Pangea系统由Bartlestt建筑学校和University College London计算机科学系的研究人员共同开发研究，是测试城市设计和建筑设计的早期原型。Dundee大学正在进行Naives项目，能够将一个构件元素在任何方向的挠度或内力可视化。建筑设计虚拟环境系统在英国IES公司推出了。在1995年日本清水建设公司采用虚拟系统使施工生产情报例如在计算机屏幕上显示施工组织计划。

从国内看应用虚拟施工技术的工程实例不是很多。有一个业内人士都知道的例子那就是上海正大商业广场。上海正大商业广场属于钢结构施工。它结构庞大，有着类型复杂的构件而且数量非常多，还有一点就是个吊装空间以及运输通道都不宽，所以施工难度比较大。为了保证优质、安全和高效地完成该工程的钢结构安装，大胆采用了虚拟施工技术，而且非常成功。虚拟施工技术分三个阶段进行：

（1）优化钢结构施工方案。应用虚拟现实和结构仿真成功实现了结构图由二维向三维跨越。在钢结构施工之前，在计算机上模拟构件装配、吊装，将施工过程可能出现的各种问题充分暴露出来，并经过优化得以解决。（2）模拟分析钢构件内力焊接变形以及桅杆起重机。为了保障吊装的安全，利用虚拟施工技术模拟吊装过程，并分析相关构件的内力。另外对焊接时的应力场和应变场以及温度场进行模拟，保证焊接的质量。（3）模拟建筑场地和周围的环境。就是在计算机模拟当建筑物建成后周围会出现怎样情景。这项技术的成功应用，能够清楚的了解到建筑物对周围环境的影响，为此我们提前做好防护措施。

参考文献

篇(2)

关键词：虚拟仿真实验；实验教学；土木工程；实验室建设；

作者简介：徐明(1972—)，男，黑龙江大庆，博士，研究员级高级工程师，实验教学中心副主任，主要研究方向为实验教学及实验技术

1土木工程专业的实验教学特点

土木工程专业的实验与实践教学具有行业的特殊性。

(1)空间体量巨大。土木工程的服务对象是建筑物、桥梁、隧道，一般体量巨大。现在世界最高的建筑物高度超过800m，桥梁的最大跨度达1991m，超高层建筑物的单根柱子、单根桩基的承载能力上万吨。进行这些结构或构件的实体实验几乎是不可能的，即使是缩尺实验，也存在实验构件及加载设备体量大、实验环境恶劣、实验费用高的问题，限制了学生的参与。

(2)施工周期长。土木工程的建设周期一般比较长，世界最高建筑物———迪拜塔的建设历时6年，通常一幢普通的住宅楼施工工期也需要1年以上。由于时间的限制，学生的认识实习和生产实习无法得到工程建设全过程的体验。

(3)工程参与方多。土木工程存在不同的建设参与方(建设方、设计方、施工方、监理方等)，在学生认识实习和生产实习过程中，往往只能体验其中某一方的工作，无法从不同参与方的视角去感受和经历工程。

(4)危险性高。土木工程实验很多是破坏性试验，并且是脆性破坏，具有一定的突然性，学生在实验过程中的安全问题十分突出。同时，由于施工现场工序复杂、人员众多，而很多学生又缺乏施工经验和对危险源的判别能力，这使得很多施工单位在安排学生的认识实习和生产实习时存在顾虑。

(5)实验难度大。在土木工程的实验中，灾害环境(如台风、火灾、地震、滑坡和泥石流等)的模拟设备造价高(大型地震模拟振动台的造价上亿元、大型风洞的造价几千万元)。灾害环境实验难度大、危险性大、费用高。

为解决土木工程传统理论教学与学生工程化培养之间的矛盾，拓展实验及实践教学的深度和广度，提高实验教学的实效，实现理论教学与实践教学的紧密结合，特别是进行灾害环境对土木工程影响的分析、解决重大工程的防灾问题，尽可能减少实验成本和潜在危害，东南大学在课堂理论教学、原有实体实验、认识实习和生产实习的基础上，利用专业的仿真软件，采用多媒体技术以及网络通信平台，构建了具有高度真实感、直观性和精确性的虚拟仿真实验教学平台，作为实体实验及实践教学的有益补充和创新［1－5］。

2实验教学资源建设

早在2005年“工程结构设计原理”与2006年“建筑结构设计”国家精品课程建设期间，东南大学就开始组建土木工程计算机辅助结构设计实验室，此后结合“土木工程施工”、“工程合同管理”、“结构力学”及“工程结构抗震与防灾”几门国家精品课程和其他相关课程的建设，又相继成立了土木工程施工虚拟仿真实验室、土木工程管理信息化等实验室。2013年通过资源整合，依托国家级土木工程实验教学示范中心，成立了东南大学土木工程虚拟仿真实验教学中心。

中心面向土木工程、建筑学、交通工程及其他相关专业，形成了“三层次、四模块、五结合”的教学体系。

(1)三层次：按照人才培养需求与教学规律，将实验教学内容划分为基础训练、提高训练和创新训练；

(2)四模块：按专业知识体系与工程实践规律，搭建土木工程设计、施工、管理、创新实践4个虚拟仿真实验平台；

(3)五结合：与理论课程相结合、与实体实验相结合、与科研项目相结合、与实际工程相结合、与企业实践相结合。

其中，四模块的18门实验课程支撑8门专业主干课程与12门实体实验实践课程，辐射其他16门专业课程，基本覆盖了土木工程专业的主要专业课。

2.1土木工程结构分析与设计虚拟仿真模块

模块主要包括：(1)基本构件虚拟仿真、楼盖设计虚拟仿真及单层工业厂房设计虚拟仿真等基础训练层次的虚拟仿真实验项目；(2)建筑结构抗震虚拟仿真、高层建筑结构设计虚拟仿真、大跨空间结构设计虚拟仿真及桥梁结构设计虚拟仿真等提高训练层次的虚拟仿真实验项目；(3)复杂结构虚拟仿真、基于MTS混合实验、大跨桥梁抗风虚拟仿真、结构构件抗火虚拟仿真等创新训练层次的虚拟仿真实验项目，是“工程结构设计原理”、“建筑结构设计”与“工程结构抗震与防灾”这3门国家级精品资源共享课的重要建设内容。

结构分析与设计虚拟仿真实验项目充分体现了CDIO(conceive-design-implement-operate)的工程教育理念［6－7］，是从工程的构思到概念设计，再进行仿真分析，根据仿真分析结果对概念设计进行优化调整，最后按优化后结构进行施工图设计的全过程虚拟仿真实验，实现虚实结合的实践教学。

以特色实验项目“基于MTS系统混合模拟实验平台”为例，传统的建筑物抗震防灾实验大多数是对整个结构进行的，由于整体实验成本较高且实验项目较多，导致实验场地和实验时间安排紧张。为了提高实验项目的实际效果和设备的有效利用，将结构的大部分替换为数值子结构并采用计算机进行仿真，而只有小部分结构在实验室进行足尺实验(见图1)。仿真实验具有参数可调、实验方案可扩展、不存在硬件损耗的特点，能够加深学生对实验的理解；实体实验具有真实可靠、直观性强的特点，能够提高学生的动手能力和观察能力。采用计算机仿真实验与实体实验相结合的手段，可以有效提高学生综合应用所学知识的能力。同时，实时混合实验作为目前最先进的抗震防灾实验手段之一，有助于培养学生的创新意识，提高学术水平。

2.2土木工程施工虚拟仿真模块

该模块主要包含基本施工技术虚拟仿真、复杂工程施工技术虚拟仿真及关键施工技术仿真分析3部分。基本施工技术虚拟仿真主要包括土方、桩基础、模板、钢筋工程等施工过程的虚拟仿真，是模块的基础训练部分；复杂工程施工技术虚拟仿真主要是针对超高层建筑结构、大跨空间结构、大跨桥梁结构等典型工程施工全过程的虚拟仿真，向学生介绍最新的施工技术和复杂工程的施工组织，它是模块的提高训练部分；关键施工技术仿真分析部分主要针对全新的施工技术，通过对施工过程中关键部分的仿真分析，确保施工的顺利和安全，它是模块的创新训练部分。

以典型实验项目“大跨桥梁结构施工虚拟仿真”为例，该实验项目以铜陵长江大桥工程为案例，与中铁大桥局集团和柳州欧维姆机械股份有限公司合作完成。对该工程的施工全过程进行了虚拟仿真，包含桩基础施工、沉井施工、主塔施工、钢桁梁吊装施工、斜拉索施工等子系统(见图2)。通过该项目的学习，学生可以了解大跨斜拉桥施工的主要步骤、施工工艺、技术措施等。

2.3土木工程管理虚拟仿真模块

该模块包含工程项目管理、工程造价管理、工程合同管理和工程管理BIM综合4个部分。传统的信息技术类课程教学模式比较注重信息系统管理知识的介绍和基础软件操作，但是存在信息技术类知识体系在不同部分之间的割裂问题，使学生难以形成结构化、模块化的专业信息技术能力和素质。土木工程管理虚拟仿真实验平台对传统课程设置模式进行了改革，根据多学科对信息技术的应用需求，注重学生专业核心能力的培养，形成信息技术类实验课程平台。

以典型实验项目“工程管理BIM综合虚拟仿真”为例，该项目根据给定的工程项目设计(包括建筑、结构、设备等)方案、相应的城市规划条件以及有关的地理环境数据，从施工单位、设计单位或咨询单位的角度进行项目建筑设计方案的多维可视化仿真(见图3)，并利用BIM模型进行辅助施工管理，包括项目的日照分析、建筑能耗分析、绿色建筑评价、建筑体量计算等。

2.4土木工程创新实践虚拟仿真模块

本模块主要分为基于创新训练计划的虚拟仿真和基于学生参加科技竞赛的虚拟仿真两部分，以满足学生课外研学课程的需要，在实验项目的设计上充分体现CDIO的工程教育理念。学生根据项目的要求，利用已学的专业知识，对结构进行概念设计，然后运用仿真分析软件进行模型计算分析，根据仿真分析结果对模型设计进行优化，完成实体模型的制作，将制作好的模型进行加载或让其完成特定功能。通过本模块实验项目的训练，可以加深学生对各类结构体系、设计分析的理解和认识，使学生在知识运用能力、创新能力、动手能力、团队协作精神等方面得到全面提升［8－9］。

以典型实验项目“创新结构体系虚拟仿真实验”为例(见图4)，要求学生设计并制作创新结构模型，以反映学生的力学概念、结构概念和创新思维。实验项目鼓励节能减排、循环经济的创新思路，旨在通过指导学生对结构概念设计、基本构件受力状态、空间结构体系及特点、典型工程案例分析等内容的学习，培养学生勤于观察与思考，并动手制作结构模型的能力，使学生能够从结构整体上把握建筑物的结构体系及受力特点，并通过学习报告、制作模型及加载体验的方式提高学生的动手实践能力和创新意识。

3教学特色

3.1依托优质教学资源建设虚拟仿真实验平台

土木工程虚拟仿真实验教学中心长期坚持实体实验项目建设和虚拟仿真项目建设相结合，通过国家级教学团队的规划，完善了实验教学体系，并将学生实验训练的学时数比例由总学时的19%增加到25%。中心依托国家级土木工程实验教学示范中心，与理论教学紧密结合，进行虚实结合的实验教学资源建设，有力地支撑了6门国家精品课程、5门国家级精品资源共享课程和1门国家级视频公开课的建设，提升了课程建设和专业建设的水平。2013年，土木工程专业以优秀成绩第4次通过住建部高等教育土木工程专业评估委员会的评估，在2012年的全国学科评估中，东南大学土木工程学科名列全国第三。

3.2来源于科研项目，面向创新能力培养

中心依托“国家预应力工程技术中心”、“混凝土与预应力混凝土教育部重点实验室”等国家和部省级科研基地，不断地将最新科研成果转化为虚拟仿真实验项目。通过把科研成果转化为实验教学内容，把科研方法融入实验教学活动，向学生传授科研理念、科研文化、科研价值，使学生了解科技最新发展和学术前沿动态，激发科研兴趣，启发科研思维，培养科研道德，提升学生科学研究和科技创新能力。

3.3来源于工程实践，面向工程实践能力培养

中心的大量虚拟仿真实验项目来自于真实的工程实例，是以实际工程为背景，解决工程实际问题为目标的“实战型”项目。通过真实项目的演练，指导学生综合运用专业知识，进一步培养学生的工程素质和实践能力，为社会输送合格的“来之能战”的毕业生。

已将典型重大工程转化为实验项目的实例有：

(1)山东博物馆屋盖薄壁箱型结构虚拟仿真；

(2)广州南站大跨空间结构温度应力虚拟仿真；

(3)广州白云机场复杂铸钢节点虚拟仿真；

(4)润扬长江大桥大跨桥梁抗风虚拟仿真；

(5)深圳大运会体育馆钢结构安装施工虚拟仿真；

(6)沪通长江大桥桥梁沉井施工全过程虚拟仿真。

3.4面向防灾减灾，开展灾害虚拟仿真

现代土木工程的最大威胁来自于各种自然灾害和人为灾害———地震、台风、海啸、火灾、爆炸、泥石流等。各种灾害因其巨大的时空尺度而难以再现，因其复杂的生成原因而无法重复，所以要借助现代虚拟仿真技术进行演示。中心依托云计算中心每秒37万亿次峰值浮点计算能力，运用大型虚拟仿真分析软件，开展地震、台风、火灾及爆炸等灾害的模拟，提升学生防灾意识和减灾水平。

篇(3)

摘要：分析建筑施工技术课程教学目标，阐述建筑施工技术课程虚实一体化教学整体设计的理 念、原则，进行虚实一体化教学内容设计、教学模式设计、培养模式设计以及虚拟教学平台的开发，以提高教学质量和教学效果，提升学生的职业技能。

关键词：虚实一体；建筑施工技术

《建筑施工技术》课程是建筑工程技术专业群的一门实践性和综合性非常强的核心课程，也是从事施工员、质检员、监理员等岗位的必要专业技能。在《建筑施工技术》课程教学改革的推进过程中，如何实现学生在做中学、学中做的做学一体化教学目标，任务的可动手操作性成了关键因素。由于建筑施工本身体量大、施工环境复杂，安全隐患大等特点使得学生在典型任务的动手完成上遇到了困难，故目前的教学形式，不能很好地激发学生的自主学习兴趣，不能很好地培养学生的动手操作能力，学习效果不够理想。BIM技术的出现，将引发建筑业的一次革新，同样也为《建筑施工技术》课程教学改革提供了新的思路。就建筑工程技术类专业的核心职业技能课程建筑施工技术教学而言，应进行课程整体设计和改革，在整合职业标准要求、课程体系、技能考核内容和考核方式的基础上，实施虚实结合的一体化教学。这样能够将培养和提高学生的职业技能和素质作为核心组成部分，以岗位能力为基 础，大大提高学生的实践能力、创造能力、就业能力和创业能力。本文试分析建筑工程技术课程教学目标，阐述建筑施工技术课程虚实一体化教学整体设计的理念、原则以及虚实一体化教学的培养模式，并提出教学内容及课程考核内容。

理实一体化课程对课程教学模式提出新的要求，传统的老师讲、学生听课程教学模式已不能适应新的课程教学要求，改革课程教学模式、探索并尝试多种教学方法、应用现代教育技术对理实一体化课程教学目标的实现具有重要意义。[1]

一、课程教学目标

1、能力目标

（1）核心目标

①能够编写技术交底文件，并实施技术交底。

②能够确定施工质量控制点、施工安全防范重点，实施质量、安全和环境交底。

③能负责施工作业的质量、环境与职业健康安全过程控制。

（2）一般目标

①能够参与编制专项施工方案。

②能够识别、分析、处理施工质量缺陷和危险源。

2、知识目标

（1）核心目标

①掌握技术交底文件、专项施工方案的内容和编制方法。

②熟悉工程施工工艺和方法。

（2）一般目标

①熟悉建筑构造、建筑结构和建筑设备的基本知识。

②熟悉建筑信息施工软件的应用知识。

3、素质目标

（1）核心目标

①培养学生自觉遵守职业道德和行业规范的意识。

②培养学生严谨的工作作风、爱岗敬业的工作态度、自觉学习的良好习惯。

（2）一般目标

①培养学生的团队意识和分析解决问题的能力。

②培养学生树立质量和安全意识，以满足专业岗位的要求。

二、建筑施工技术课程虚实一体化教学整体设计

《建筑施工技术》是建筑工程技术专业的一门专业核心课程。课程通过虚实一体化以建筑施工技术方案的编写、交底、实施为核心，以实际工程为载体通过5个模块来组织教学内容，是一门培养学生建筑施工技术应用能力的项目化课程。每个教学以工程项目中所将遇见的常见施工内容为主线，从图纸开始，逐步分析讲解致完成图纸要求的内容，在这个过程中，着重于施工工艺，强调质量和成本控制能力，兼顾成本和工期控制。通过这种设计，学生可以在立足施工员的基础上，较好的拓展到质检员、安全员、材料员、监理员等相关岗位。

1、虚实一体“五融合”创新理念

“五融合”内涵：虚拟与真实生产性实训一体化融合；虚拟与真实的施工一体化融合；虚拟与真实职业、实训环境一体化融合；虚拟与真实实训工位一体化融合；虚拟与真实仿真教学系统和教学工厂一体化融合。

2、以岗位“六对接”为原则

虚实一体岗位仿真教学模式是虚实一体实训基地（或“校中厂”）的实训教学模式。以“虚拟仿真教学平台”为核心的虚实一体实训基地，其教学模式应该而且必须是岗位式的仿真教学模式。[2]

所谓的虚实岗位的“六对接”即：虚拟与实际岗位角色规范对接；虚拟与实际岗位工作过程对接；虚拟与实际岗位工作内容对接；虚拟与实际岗位技术规程对接；虚拟与实际岗位工作质量标准对接；教学中的师生关系与实际岗位中工作关系对接。

3、以某典型工程为载体展开项目化教学

在教学环节的设计中应以施工员的技能能力为核心，兼顾其它岗位的技能能力。教学中以某典型工程为载体设计项目，为此，每个教学环节为设计为：施工图纸提出施工任务，分析图纸完成所需材料、设备、人员安排等内业工作，学习施工工艺流程并明确施工工艺要点、施工质量控制、施工安全控制等外业工作，兼顾施工成本控制、施工工期控制等能力的培养，在此基础上，编制施工方案并进行交底。

三、教学内容设计

建筑施工技术课程教学以模块化教学展开，具体见表

四、教学培养模式设计

在高职生职业技能及素质培养模式中引入虚实一体化理念，就是充分利用现代信息技术，通过学生与校内实训设备、校外企业设备和管理等教学资源间的虚实结合以及教学环境、教学方法、教学过程的虚实结合，再实施以真实工作任务、社会产品或就业环境为载体的教学方法的同时，有效地融合并使用虚拟实现技术手段，积极开拓虚拟实验实训、虚拟创业与职业生涯规划等体验性学习和活动，从而有力提高职业技能素质，促进职业能力的发展，为就业和创业提供保障。其具有以下方面的特征：（1）职业特征。实现了实践教学和就业目标要求的高度一致。（2）应用特征。注重技能，在学中做、做中学。（3）职业拓展特征。学生可获得多种职业通用的知识和经验，在提高专业能力的同时，进一步提高社会适应能力，为顺利转岗转行打下基础。（4）学生角色转换特征。学生是实践教学的中心，可以在虚实结合的实践活动中扮演几种职业角色，以个别化方式接受实践教学指导。

五、虚拟实训平台开发

虚拟实践主要适用于一些真实实训操作较为困难或更有利于提高学生职业技能素质的场合。如：危险性较大的操作（基坑开挖作业、架子工作业等）；投入费用太高的项目（塔吊安装、设备拆装等）；重复实施困难的情境（混凝土浇筑等）；弥补因教师少、学生多而导致的不能一对一实施个性化实训过程指导的不足；解决现有实训场地和内容开放性欠缺的问题；实现对实训全过程的智能化跟踪与远程监控等。对校内实训基地建设中由于资金、场地、技术等原因不能建设的生产工艺、设备、材料等，通过建立虚拟的场景和图像予以补充；另一方面，要通过虚实结合提高实训效果，充分发挥虚拟技术直观、形象的功能，提高生产工艺与设备的透明度，使复杂的工艺与设备问题简单化，从而促使学生在有限的空间和时间内掌握更多的实践知识，使知识传授的速度和强度大大提高。

高职院校需要通过校企深度融合，不断完善校内实训基地的虚实一体化建设，实现多样化功能。目前开发虚拟仿真实训平台的公司有不少，如浙江太学科技有限公司，目前对教学工程项目的建模已经完成，在条件成熟的基础上通过校企合作开发虚实结合生产性实践教学模式、仿真工作任务和职业环境完全具备可能。

六 结束语：

总之，以“校企合作，工学结合”人才培养模式为基础，实施工学交替，推进虚实一体化的课程教学改革，是培养高职生职业能力的有效途径。由于专业设置对接企业岗位需求，因而建筑施工技术课程虚实一w化教学可以推进校企合作，解决专业面向与服务相匹配、专业人才培养与企业需求相一致的问题，大大提高学生的职业技能和职业素养，实现“学生”到“职业人”的培养目标，体现高职教育的人才培养特色。同时，课程标准对接企业职业标准，促进教师自主自愿下企业锻炼学习，可以着力提高教师的实践教学能力、产学研水平，使“双师型”队伍人数逐年扩大。随着虚拟现实技术与实践教学相结合的改革不断深入和完善，虚实一体化教学的模式将在职业教育教学中发挥更大的作用。

参考文献：

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【关键词】土木工程；施工新技术；技术研究

Research on New Construction Technology of Civil Engineering

Fei Jun

（Kunshan Lejian Housing Development Co.， Ltd Kunshan Jiangsu 215300）

【Abstract】Civil engineering construction technology directly affects the quality of the project and construction safety， as the construction of the most reflect the quality of the part of the construction of civil engineering construction technology and innovation is particularly prominent. Improve the architectural design management， its important impact is to carry out scientific and rational new technology and materials application management. In addition to this work is to improve the construction of the primary basis， the development of architectural design also has a guiding significance.

【Key words】Civil engineering；Construction of new technologies；Technical research

1. 新技术在建筑施工工程中的重要性

建筑施工过程是影响我们建筑工程质量最大的因素，我们必须做好建筑工程施工的过程。同时，我们加大对施工新技术的应用，是为了适应时展的变化，也是为了满足人们对建筑的质量要求。就现阶段而言，各个国家在对建筑工程质量分析的时候，都提出了严格的要求。新的技术能够提高建筑工程的质量，也能够使我国建筑行业朝着健康的方向发展。自从我国建立市场经济体制以来，我们在进行建筑施工的时候，遵循了市场的变化，让建设单位通过招投标的方式，选择施工单位，这样选出来的施工单位，能够做到满足建设单位的要求，更能够保证我们建筑市场的稳定。施工单位在进行技术创新的同时，需要对相关的施工人员进行培训，缓解我国的就业压力。总的来说，加大对新技术的应用是我国建筑行业良好发展的基础。那么在激烈的市场竞争中，施工单位需要不断地提升自身的实力，保证自己能够在市场中正常的发展。

2. 土木工程施工技术的创新

2.1 在灌注技术方面的创新。

在土木工程施工技术创新中，灌注技术的创新也是其重要组成部分。灌注技术创新包括两个方面，第一是钻孔技术创新。钻孔技术是灌注施工环节中的基础性工作，因此对其需要有足够的重视程度。钻孔技术创新指的是在钻孔技术施工环节进行之前，对钻孔桩周边环境进行清理，而后运用严密精确的测量工具对钻孔位置做进一步测量确认，从而保证钻孔统一。其次，在钻工程序前，技术人员应该事先调试钻孔机，从而保证作业流畅。当钻孔过程中发生坍塌或者卡钻现象的时候，需要立刻停止钻工程序，首先对发生坍塌或卡钻的现象进行分析，并且解决对应的深层问题，这也是保证土木工程施工质量的表现。第二，灌注技术的创新还体现在钻孔灌注泥浆时需要进一步完善灌注技术，补充孔内泥浆，从而达到充分填充的效果，保证桩体稳固。

2.2 生态技术的应用。

（1）在建筑设计工作中，建筑设计时需要在进行正式设计之前，对建筑工程周边环境条件进行考察工作，进行建筑设计必须结合建筑周边环境的实际情r。有效实现建筑工程与生态环境的统一，保证两者共同发展、和谐共处。可以在进行建筑设计时，加入低碳环保的理念，增加建筑物周边的绿化面积，提高绿化植物在环境中的整体比例。

（2）进行转变能源的利用方式。在提倡使用可再生的清洁能源的前提下，结合低碳概念控制建筑物内的机电设备运行维护状态，避开或错开使用高峰方式进行环保工作。其次对系统进行更为严格的要求，采用先进的主流技术，必须使系统要经得起时代的考验，要求在操作上简单方便，在性能上成熟可靠，促使监控技术的管理的统一性，使其发挥更高的功效。对低碳概念进行充分利用。比如在应用过程中采取增强建筑外墙保温降低空调能耗以及采取照明控制，通过采用提供同等照度降低耗能，变频调速的技术的产生可有效减少不必要的能源消耗，减少不必要的成本支出。同时加强对其维修保养的力度，保证定期维修，以此来保障其正常运行，降低故障的产生几率。

2.3 推广使用先进的信息化应用技术。

信息化技术包括：虚拟仿真施工技术和建设工程资源计划答理技术、项目多方协同答理信息化技术等。其中虚拟仿真施工技术是虚拟现实、结构仿真等高端信息化技术，可展现并提高建筑企业的市场经营竞争能力、提高施工生产效率、提升工程施工技术水平等重要作用。而项目多方协同管理信息化技术，对推进建设工程总承包的实施、实现设计施工一体化具有重要的支撑作用。而建设工程资源计划管理技术，既改变了传统的建筑企业与工程项目管理模式，又提高企业工程管理的经济与社会效益、企业管理水平、企业综合竞争能力，并对推进科技进步水平具有重大作用。所以通过信息化技术领域的先进技术，对建筑业的信息化技术发展和推广应用方面具有深远的导向作用。

2.4 在深基坑支护技术方面的创新。

目前，现代土木工程施工项目中，高层建筑数量不断增加，从而对土木工程施工技术要求也越来越高。在高层建筑施工中，抗震设计以及地下空间拓展等都是新的工程要求，而为了保证质量，就需要不断创新深基坑支护技术。深基坑支护技术指的是在土建施工中，技术人员需要充分了解地质环境，若本身地质环境比较差，就需要采用灌注桩和预应力锚杆来增强施工效果。首先，技术人员要考察包括周围地下管道、光缆等埋设分布，考察岩土与地下水分布参数，考察深基坑施工技术可能会存在的障碍等，从而做好施工准备。其次，在支护结构设计时，需要与深基坑技术方案契合，包括连续墙等内护支撑，从而做好深基坑支护工程。

2.5 广应用绿色施工技术。

绿色施工技术的目标是“四节一环保”，绿色施工技术具有一定的超前性和引导性，具有国内领先乃至国际先进水平。在应用时，应先因地制宜的选择适用的绿色施工技术，在示范工程中实现后，再结合情况在全国范围内推广。下面简单列举几项推广应用的绿色施工技术：应用基坑施工封闭降水技术，即保证了基坑周边安全又避免了对周围环境的影响；通过基坑施工降水和回收利用技术，对雨水、现场生产废水的回收和再利用，有效的节约了施工用水；应用建筑外墙的保温隔热技术，通过对建筑物进行有效的保温、隔热、遮阳等，节约了建筑物在使用时的能源，提高了使用的舒适度。

3. 结束语

综上可知，随着我国经济的发展，建筑行业水涨船高，也得到了快速发展，当前，土木工程施工技术在建筑工程施工中有着极其重要的作用，是控制建筑施工质量的直接手段。目前，传统的土木工程施工技术已经能够完全满足人们对居住环境的要求，这就需要土木工程行业不断革新技术，适应市场和社会的需要。

参考文献

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关键词：土木工程施工 ；教学改革；BIM技术；信息模型

中图分类号：G642.42；TU74 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2017）03-0091-05

一、土木工程施工课程设置虚拟教学实验的必要性

（一）土木工程施工课程教学环境的变化

1.施工技术的快速发展

近几年来，土木工程施工技术的发展迅速，最主要原因是本学科技术所需的跨学科基础理论发展和对本学科的渗透，使土木工程施工技术实际融入了多种工程技术成就，特别是现代信息技术，再加上社会生产形态从粗放型向集约型方式的转换，施工技术呈现精细化的发展趋势，土木工程施工课程教学环境也必须做出相应的变化。

2.土木工程施工教学加入虚拟实践操作环节

建筑市场的变化使建设行业对人才呈现多样性的需求，因此需要学校培养具有较强动手能力、较宽知识面的学生。近年来，高校在课程设置、课程内容、教学方法等方面进行了大胆的探索，并取得了显著效果。但土木工程施工课程的教学方法基本上采用“教师讲，学生听”的教学方法，不利于调动学生的学习主动性、积极性和创造性[1]。现如今的实践教学培养模式存在着一些问题：一是专业课实验教学，基本上是以验证性实验为主，而综合性实验和开放性实验相对较少；二是实践教学内容单一陈旧，脱离社会实践的现实需要[2]。为解决上述问题，对虚拟教学课程设置体系进行了较大调整，在课时总数不变的情况下，加入虚拟实践操作环节，既解决了施工实验短期内无法完成的难题，又为专业课程所必须的实践操作环节提供有效支持，弥补了课堂教学的不足，增强学生的动手能力及对专业知识的学习兴趣，提高了教学质量。

3.建设行业对掌握建筑信息化（BIM）技术的专门人才需求

在不断强化以人为本的教育理念前提下，市场对人才的需求促使高校教育向多样性和市场化方向发展。教师也应给予学生学习的主动权，使学生有积极的精神状态和学习行为，真正成为学习的主人[3]。根据土木工程专业人才市场的要求，本专业培养的学生不仅能从事传统的工业与民用土木工程施工，而且应具有目前社会上最新的施工技术，这样才能在社会工作中处于主动地位。因此，新的培养目标要加强基础、拓宽专业知识，学生不仅要掌握传统的土木工程施工技术专业知识，还要掌握与本学科有关的已经或即将应用的新设备、新产品和新技术，目前从国家到地方政府都出台了推进建筑信息化的相关政策文件，国家及地方信息化标准正相继颁布实施，可以说，建筑信息化贯穿于规划、设计、施工、运维的全过程。然而，现在的推进工作受制于人才，所以增加虚拟实验内容，使学生在短时间内掌握建筑信息化的相关知识，对解决信息化建设人才匮乏短板，提高学生的就业率具有重要意义。

（二）土木工程施工课程教学面临的矛盾

传统的应试教育重知识灌输而忽略了获得知识的方法，而事实上，获得知识的方法乃教育之本，学习的真谛在于学会如何学习 [4]。现代教学情境的变迁使目前土木工程施工课程教学面临着诸多矛盾，主要表现在以下几方面。

（1）土木工程施工新技术的发展与本课程教材相对落后间的矛盾。

（2）土木工程施工技术内容的丰富与本课程课堂教学学时相对不足的矛盾。

（3）大众化教育和人才多样性要求与传统 “接受性学习”课堂教学模式的矛盾[5]。

二、基于Revit的框架梁、柱虚拟建模实验设计基本原理

（一） 虚拟建模实验设计的基本方法

虚拟建模是在土木学院的虚拟仿真信息化实验室硬件支持下，通过教师讲解和示范，以混凝土矩形梁、柱为例，创建一个混凝土梁、柱族，并将载有相应信息的族载入到模型中。从基本术语、基本命令等方面介绍族和项目的基本知识，为深入学习Revit的后续知识奠定坚实的基础。

（二） 虚拟建模实验设计的基本原则

（1）Revit基本术语，完成对Revit族编辑界面的认识，包括功能区、应用程序菜单、工具栏、项目浏览器、状态栏、属性对话框、View Cube等。

（2）基本命令和基本图元命令。

（3）实现建筑基本模型――梁、柱构件族的建立。

（4） Revit参数化、信息化的由来。

（三）土木工程施工课程教学与“虚拟建模实验”的有机结合

土木工程施工课程内容具有很强的专业性。学生虽然在日常生活中经常接触到建筑施工技术，但是对于专业知识的认知很浅。通过虚拟建模实验，使课堂教学和现场实践高度结合，通过上机操作达到虚拟仿真的效果，使知识获得更加形象。

虚拟建模实验通过上机操作，让学生在更加广阔的空间吸取知识，打破了传统学科一贯以教材为主的课程教学形式，充实了教材内容，弥补土木工程施工教材相对滞后的情况。

通过上机操作，学生对土木工程施工产生直观认识，达到了人才培养目标的要求。虚拟建模实验主张学生自己动手，熟悉软件和操作命令，有目的进行操作，这样在教学上更加注重学生的直接经验。课堂教学和上C教学相辅相成，使课堂教学在教学空间上得到延展和丰富，上机教学巩固了课堂教学所获得的知识[6]。

建筑施工技术一直处在高速发展的阶段，新技术和新工艺层出不穷，掌握最新的技术才能使学生在将来的工作中掌握主动权。而虚拟建模实验则是基于当前行业应用最具潜力的BIM技术，这也是对土木工程施工课程前沿性教学极大的补充。

三、 基于Revit的框架梁、柱虚拟实验构建

（一）实验教学内容

Revit是为建筑信息模型（BIM）而设计的系列软件，包括建筑、结构及设备相关的功能模块，为建筑工程行业提供BIM解决方案。以框架梁或柱为例，讲述如何创建混凝土梁族或柱族，将从基本术语和命令等方面介绍族设计的基本知识，为深入学习Revit的后续知识奠定基础。步骤如下：

第一， Revit新建族样板文件，建立不同的钢筋形状族以便后期载入到模型中，包括钢筋的模型创建和族类型、族参数、族类别的基础信息建立。

第二，Revit新建族样板文件，建立不同的框架梁柱族以便于后期载入到模型中，包括框架梁、柱的模型创建和族类型、族参数、族类别的基础信息建立。

第三，Revit新建建筑项目，把框架梁、柱族和钢筋族分别载入模型项目，通过定义相应的族参数实现结构梁构件的建立。

通过以上3个步骤的学习，初步认识了Revit软件，实现构件基本模型――梁、柱构件族的建立，并掌握Revit的参数化、信息化理念，体会建筑信息的关联功能。

（二）实验步骤及方法

1.受力钢筋族创建

绘制钢筋形状，创建的过程需要用到“放样”的命令，“放样”是用于创建需要绘制或应用轮廓（形状）并沿路径拉伸此轮廓的族的一种建模方式。

创建受力钢筋族过程，在族类型名称建立之后，创建族类型对话框，如图1。

在创建受力钢筋族过程中，需要将添加的族参数与模型关联。图2和图3、图4和图5表示族参数实现关联的过程。

D5 钢筋直径d关联结果在族类型对话框中实现族参数之间的关联，如图6。

得到关联之后的钢筋受力族，信息模型如图7。该模型通过族参数之间的关联，满足钢筋的施工构造，实现BIM技术参数化的优势。

2.梁柱信息模型的创建

Revit创建梁柱信息模型的过程，实质是将系统族组合到项目样板文件成为一个项目，梁柱信息模型创建过程如下：

（1）梁或柱族的导入，如图8。

（2）钢筋形状族的导入，如图9。

（3）梁信息模型建立，如图10。

（4）柱信息模型建立，如图11。

（三）实验作业布置

课程实验作业应与实验上机操作相辅相成，使之成为课堂知识点的扩展。具体实施方法是通过给出实验模型的信息，通过Revit软件来实现模型的建立并完成实验报告。

1. 实验模型

钢筋混凝土简支梁，跨度为6 m，结构安全等级为Ⅱ级，混凝土强度等级C30及HRB400级钢筋，截面尺寸为200×500 mm，纵向受力钢筋为3根直径18 mm的钢筋，箍筋选用φ6@200，架立筋为2根14 mm钢筋。某多层钢筋混凝土框架房屋底层中柱的底层层高为3.3 m，基础顶面标高为-0.3 m，结构安全等级为Ⅱ级，混凝土强度等级C30及HRB400级钢筋，截面尺寸为300×300 mm，纵向受力钢筋采用4根18 mm钢筋，箍筋选用φ6@200。

2. 实验报告撰写要求

实验报告包括实验名称、实验目的、实验原理、实验过程、实验心得等内容。

实验报告要求书写完整，体现出构件族建立的过程，配合相应的截图和文字描述。

需提交的模型包括“钢筋族”和“建筑模型”，钢筋族的命名方式为“纵向受力钢筋”，模型的命名方式为“梁模型”或者“柱模型”。

（四）考核方式

与以上实验实施方案对应的是学生多元化评价体系的建立及执行。一是通过学生在上机实验课中的表现来判断，如是否认真参加每一次的上机操作，是否认真完成Revit软件的操作，是否与教师上课形成良好的互动，将这些表现情况计入平时成绩。二是根据学生提交的信息模型来进行判断，如族参数的关联函数、建筑模型受力钢筋和箍筋的布置是否符合规范要求，模型的视觉样式，实验报告的撰写情况等，将这些表现计入最终成绩。

虚拟建筑模型在土木工程施工教学改革的实施，提高了学生的学习兴趣和上机操作水平，拓展了学生的思维领域，达到了全面培养学生素质的目标，受到广大学生的好评。同时也完善了优质课程的建设，充分发挥优质课程优势，增强了土木工程施工课程特色，但仍然在很多方面存在不足，计划下一步工作是实现建筑、结构和设备三个阶段的实验教学，使学生掌握建设项目三个阶段的学习内容，应用BIM于建筑全生命周期，为学生进入工作岗位提供有力的技术支持。

参考文献：

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[2] 孙楠，刘东，汪志君.土木工程专业多样化实践教学模式的构建与实践[J].高等建筑教育，2009，18（3）：108.

[3]陈鹏，曹雨.“建筑施工技术”课程教改探究[J].中国建设教育，2015（6）：27-28.

[4] 韩庆祥.素质教育的本质：能力教育[J].高等教育研究，2000，21（4）：23-26.

[5] 卜延森.在《建筑施工》教学中实施任务引领学习[J].才智，2010（31）：245-246.

篇(6)

关键词：施工方案模拟；BIM；施工动画；可视化；虚拟现实

建筑施工方案可视化模拟技术是一种仿真技术。通过这一技术，可以将施工方案以三维动态的方式直观地展示出来，改变了原来平面的、静止的施工方案表现手段。对于复杂的建筑工程施工来说，这一技术可以为施工方案的编制者、决策者提供更为便捷、高效的辅助。所谓三维可视化模拟技术，其本质就是通过计算机的运算和处理，建立三维物体造型并使该物体在三维空间运动。从最初的三维物体造型发展到目前的虚拟现实技术，在三维模拟的建立手段、计算方法以及三维真实效果等方面，技术发展日新月异。

1建筑施工方案可视化模拟现有技术及其不足

建筑施工方案可视化模拟技术的发展在我国已有10多年，从最初的FLASH二维平面动画模拟技术（图1）逐步发展到以3DSMAX为代表的三维动画模拟技术。随着技术的发展以及建筑工程复杂程度的提高，二维施工动画很难满足实际需求，目前更多的是用在PPT演示文稿中，针对一些简单的工艺进行描述。而三维施工方案模拟技术在建筑施工领域的应用日益广泛，在施工企业的竞标以及施工管理等方面都发挥了重要作用，上海中心大厦工程就专门制作了施工方案三维动画（图2）。这期间，PKPM等国内软件公司开发了针对建筑工程施工现场的专门动画制作软件（图3），简化了软件入手难度，但其效果与3DSMAX等专业动画制作软件仍有差距。图1FLASH制作的二维滑模图2上海中心大厦施工方案三维施工动画演示动画演示近年来，BIM技术在建筑业掀起了一场巨大变革。BIM以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。BIM可以进行3D可视化施工模拟，如果整合施工进度后，就可以实现4D施工模拟（图4）；再进一步，在整合成本信息后，可以实现5D施工模拟。BIM软件不少具有动画模拟的功能，如常用的Navisworks等[1-2]。BIM可视化施工模拟，即虚拟建造的优点在于其基础模型的精度与实物的吻合度提高了，这样模拟的真实度就可以得到保证。根据建筑的不同实施阶段，其BIM模型的深度可分为LOD100（方案设计阶段）、LOD200（初步设计阶段）、LOD300（施工设计阶段）、LOD400（施工深化阶段）以及LOD500（竣工运维阶段）。在这方面，以前利用3DSMAX建立的模型精度与之相比，差距就比较大了。因此，当需要表达一些细部的施工工艺时，采用BIM模型更为精准可靠。但目前采用Navisworks等BIM软件实施的施工方案可视化模拟也存在明显的不足，即渲染效果无法与3DSMAX等软件媲美，BIM动画呈现的效果大多画面灰暗、场景真实感差，这些都影响了动画模拟的可视化效果。

2基于BIM的建筑施工方案可视化演示优化探索

针对目前存在的各种三维可视化施工方案模拟技术的优缺点，我们尝试基于BIM模型进行优化，并采用3DSMAX等软件进行施工动画制作。通过探索和实践，成功实现了BIM施工动画的优化。整个施工方案三维可视化模拟的基础模型采用BIM软件建立，如建筑、结构、机电模型采用AutodeskRevit系列软件建立，钢结构模型可以采用更为专业的钢结构三维深化设计软件Tekla建立，造型复杂的幕墙则可以借助Rhino犀牛软件建模。充分利用不同BIM软件的特性和优点，可以更为便捷、准确地完成建模工作。同时，建立专门的族（family）模型，形成族库，便于今后快速建模。塔吊、施工电梯、泵车等施工设施也应建立相应的族模型。族模型的建立应尽量采用参数化方式，以提高效率，比如我们采用参数化手段建立的超高层建筑钢结构常用的FAVCO系列大型动臂式塔吊模型（图5），可以通过简单地修改相应参数，系统自动生成M440D、M900D、M1280D等系列塔吊三维模型。图5塔吊三维参数化BIM模型各专业的BIM模型在Navisworks平台上进行碰撞检查，确保专业间的矛盾消除后，形成最终的可供可视化动画制作用的模型。这个BIM模型中还整合了施工现场的大临设施、施工机械设备等精确BIM模型。整个施工方案模拟演示的模型文件均基于BIM技术建立，确保了模型的准确度，有效提高了可视化动画模拟的实际价值。然后将BIM模型导入到3DSMAX软件中，对模型进行必要的处理，附以各类材质，并在3DSMAX中进一步建立真实的城市环境等素材，提高动画场景的真实感。模拟动画的细节程度取决于BIM模型的精细等级，当采用LOD400级别的BIM模型时，结合3DSMAX技术，可以有效提高施工方案可视化模拟的真实性，虚拟现实效果明显提升。

3案例上海中心大厦主体建筑结构高

580m，总高度632m，与高420.5m的金茂大厦和高492m的上海环球金融中心在顶部呈现弧线上升，勾勒出上海摩天大楼优美的天际线。建筑顶部高546～632m处为造型及功能复杂的塔冠范围，其外观延续了主塔楼旋转收缩上升的建筑形态，共有4个建筑功能分区：塔楼观光层、机电设备层、阻尼器观光层、鳍状钢桁架幕墙系统。结构上由核心筒八角框架结构、119～121层转换结构、外幕墙鳍状桁架支撑结构等组成。整个塔冠集中了观光电梯、风力发电机、阻尼器、冷却塔、水箱、擦窗机和卫星天线等大型设备和设施，涉及钢结构、幕墙、机电、土建、二结构、装饰等几乎所有专业。结构组成形式多样，空间关系异常复杂，深化设计和相关专业施工精度匹配难度大；专业系统集中、界面交错，施工流程和工艺顺序相互制约，施工组织管理难度大。为确保将塔冠打造成精品工程，承包商制订了详尽的塔冠施工方案，并借助虚拟可视化技术对施工方案进行模拟演示，以便直观地向业主、监理、设计等各方进行方案汇报，同时在施工技术和安全交底时，可以更加清晰地进行交底。虚拟可视化施工模拟可以借助Navisworks等BIM软件进行，但受其渲染等功能制约，可视化效果并不理想。为此，我们尝试并成功地将BIM与3DSMAX动画技术相结合，获得了比较满意的效果。3.1总体施工流程模拟演示通过对塔冠系统工程的一体化研究分析，将工程实施分为6大阶段：塔冠施工准备阶段、八角框架施工、119～121层结构转换层施工、鳍状桁架系统施工、幕墙板块安装以及M900D塔吊拆除阶段。其间，在119～128层楼面结构完成后，穿行二结构、机电管线安装等施工，最后进行装饰施工。通过完整施工流程的三维可视化演示，可以清晰地展示整个塔冠的施工顺序[3-5]。3.2细部流程及工艺演示总体施工流程动画只是从宏观角度进行了三维展示，为进一步模拟和演示实际施工方案，针对具体施工方案，进行了深入详细的动画模拟。3.2.1塔冠施工准备阶段施工顺序及工艺这部分动画详细真实地展示了塔冠施工准备工作。通过对跳爬式液压钢平台外挂脚手架、施工电梯、塔吊等关键设备的拆除与爬升、永久电梯机组穿插吊装等工序进行细致地三维演示，使原本复杂的施工准备工作得以直观、简化地展现（图6）。3.2.2八角框架施工流程及工艺通过对位于125～130层的八角钢框架结构的吊装分段、吊装顺序、楼面混凝土浇筑、冷却塔和水箱安装等进行详细模拟，为该区域钢结构、土建及机电安装施工提供了可视化指导。尤其是针对设置在该区域的电涡流阻尼器的安装，做了详尽的施工模拟：中央5#筒顶部预留空间吊入阻尼器的电涡流系统，在126层搭设搁置钢平台，吊入阻尼器的质量箱体部件进行装配，封闭顶部桁架，安装和调试阻尼器吊索，完成阻尼器安装工程（图7）。图6塔冠施工准备——液压工艺模拟3.2.3119～121层结构转换层施工流程及工艺该区域结构施工需要综合考虑M1280D塔吊的拆除及新装M900D塔吊的穿插安装等重大技术问题。通过详细的动画模拟，形象地展现了塔吊置换与结构施工之间的关系（图8）。3.2.4鳍状桁架系统施工流程及工艺通过对25榀鳍状桁架吊装分段、吊装流程以及安全操作设施的模拟，解决了600m超高空凌空施工的安全问题。同时整合模拟了风力发电机、擦窗机轨道等安装工况（图9）。图8塔吊置换工艺模拟图9鳍状桁架吊装模拟3.2.5幕墙板块施工流程及工艺在118～121层安装卸料平台，塔冠幕墙板块存放在楼层内。利用117层轨道吊安装116层下口单元板块。在121层设置伸臂吊机，吊装116层上口至120层的单元板块。利用M900D塔吊吊装121层至塔冠顶部的幕墙板块，顶部南侧部分板块后装（图10）。3.2.6M900D塔吊拆除流程及工艺超高层顶部大型施工塔吊的拆除一直是施工技术上的难题和重点，本工程需要在632m高空拆除M900D重型动臂塔吊。以往的塔吊拆除方案编制时基本采用AutoCAD软件辅助，拆塔设备与被拆塔吊、永久结构等之间的相互关系很难理清，也很难在方案中表达清楚，对方案的评审也带来了很大的难度。在本工程中，我们结合精确的三维模型，通过动画方式对塔吊拆除的每一个工况进行了模拟，为方案制订及实施交底提供了高效的技术支撑（图11）。】

4结语

在BIM模型的基础上，通过三维可视化施工方案模拟，可以直观地阐述包括施工部署、施工流程、施工工艺等在内的完整施工方案，为施工方案的选择和优化、施工方案的评审和交底等提供一种全新的仿真手段[6-8]。虚拟现实（VR）技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合。笔者认为，目前的BIM施工模拟或者漫游技术还不能称之为真正意义上的虚拟现实，但目前的探索却是为实现真正的虚拟现实技术的基石。

作者:孙婷 单位:上海建工集团工程研究总院

参考文献

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关键词：建筑工程；施工；虚拟仿真技术；应用发展

Abstract: with the rapid development of social economy, the virtual simulation technology in architectural engineering in the construction of use, can prompt found construction, the deficiencies in the improvement of construction quality at the same time, still can fundamentally save the cost of construction project investment for the future of input use lay the foundation. In this, this article in view of the construction of the application of the virtual simulation technology development, do the following discusses.

Keywords: building engineering; The construction; Virtual simulation technology; Application development

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

在21实际科学技术迅速发展的时代，计算机技术的普及，在推动社会发展的同时，还极大的改变了人们的日常生活。计算机智能系统在建筑工程施工中的运用，能够有效的规范工程施工技术，提高工程的管理水平，为建筑工程的施工质量提供有效的保障。在当前我国建筑工程施工领域中，常用的软件系统主要包括专家系统、 智能管理系统、 办公自动化系统等几个方面，这些计算机技术的应用，在原有的基础上弥补了传统施工方法及理论上的不足，避免了工程施工中不必要的麻烦。在此，本文从虚拟仿真技术、虚拟仿真系统在建筑施工中的应用以及虚拟仿真技术在工程施工中的研究和应用展望等三个方面出发，针对虚拟仿真技术在工程施工中存在的问题及完善途径，做以下简要分析：

一．虚拟仿真技术

在当前工程施工建设中，虚拟仿真技术是指通过计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种学科的优势，为人机 对话提供了更直接和更真实的三维界面，并能在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，使用户身临其境。在虚拟技术使用的过程中，除了能够对制定技术进行虚拟模仿外，还能通过真实逼真的环境，为技术的实提供相应的环境支持，在当前社会发展的过程中，虚拟仿真技术在多个领域中得到了飞速发展。而虚拟仿真技术在建筑工程施工中的运用，其核心在于通过同虚拟仿真技术，真实的再现工程施工中的各个环节，确保施工程序的规范化、科学化，在保障施工质量的同时，还能发现施工过程中存在的问题，以便在实际施工中能够将其造成的损失降到最低。由此可见，虚拟仿真技术在建筑工程施工中有着极其重要的作用。

二．虚拟仿真系统在建筑施工中的应用

在当前人们的日常生活中，虚拟仿真技术作为一门新兴的学科，已经广泛应用到各个行业中，而虚拟建造在形成使用的过程中，至今仍没有形成统一完善的体系，其中既包括技术原有，也在一定程度上存在着较大的资金投入。在当前我国虚拟建造理论形成的过程中，主要体现在以下几个方面：首先，通过对建筑理论的研究，将建筑理论融入到虚拟建造中，为其下一步的施工环节奠定基础。其次，在虚拟仿真技术在建筑施工领域的运用，能够凭借自身的可视化仿真优势，将施工过程中的整体施工体系，清晰的反映出来，以便在实际施工中能够及时的弥补施工过程中存在的不足，确保施工活动的顺利进行，在节省大量施工成本的同时，还能为其下一步的发展奠定基础。最后，虚拟仿真技术在建筑行业中的应用，其核心在于计算机软件研制与系统开发。

三．虚拟仿真技术在工程施工中的研究和展望

随着社会经济的迅速发展，建筑行业也在原有的基础上取得了进步，而虚拟仿真技术在建筑工程施工领域中的运用，不是一朝一夕就能形成的，而是需要长时间的积累与发展。且在其具体实施的过程中，其核心取决于计算机硬件和仿真软件本身的发展。在当前虚拟仿真技术实施的过程中，其存在的问题主要表现在以下几个方面：

首先，在虚拟仿真系统开发实施的过程中，对计算机的硬件平台提出了较高的要求，且在研究开发的同时，需要在专业的工作站及实验室中进行。由此不难看出，企业在进行虚拟系统研究开发的过程中，需要投入大量的资金建造实验室，同时还要购买国外先进的设备与软件，这些，都在一定程度上限制了虚拟仿真技术的应用。

其次，虚拟仿真技术在建造工程施工运用的过程中，需要借助国外进口的软件平台。然而在其实际实施的过程中，结合着我国当前社会的发展现状，在施工企业虚拟仿真系统的集中型软件几乎不存在，再加上建造工程本身施工周期长、规模大、施工程序多等影响因素，对项目开发的成本及技术都提出了较高的要求，而这些，都是当前从事虚拟仿真技术研究人员应解决的。

最后，在虚拟仿真技术研究开发的过程中，人才作为其研究的主体，不仅关系着虚拟仿真技术的研制开发，还在一定程度上关系着建造企业的生产发展。由此就需要建造企业在实施虚拟仿真技术的过程中，其核心基础自爱与培养自己的开发骨干，确保在软硬设施具备的前提下，能够全方面的开展虚拟仿真技术的研究。

面对当前社会经济的发展形式，虚拟仿真技术在建造工程施工中的运用，已经成为社会发展的必然形式，同时也是科技发展的必然结果。在我国一些大型施工企业，其工程技术人员具备高水平的软件研发能力，且在研究的过程中，加上计算机的辅助，能够结合着建造工程的实际状况，将虚拟仿真技术运用进去，真实的再现建筑施工中的每一个施工环节，通过逼真的环境渲染，能够使施工管理人员第一时间发现施工活动中存在的问题，并及时的采取措施进行避免，在减少建筑工程成本投入的同时，还能保障工程的施工质量，为其今后的投入使用奠定基础。

仿真技术的应用使仿真软件取得了飞速发展，新的并行计算方法、 新的仿真平台和编程技术使其具有更好的可扩展性。实行校企 （研） 联合是加快建筑业科技进步， 推进施工现代化的一个重要捷径。建筑企业采用与专门科研院所合作的方式， 充分利用高等院校的科研实力和人才优势， 建立起长期的合作伙伴关系， 积极开发和应用虚拟仿真系统。

总结：

综上所述，随着社会经济的迅速发展，虚拟仿真技术在建筑工程施工中的运用，能够及时的发现施工过程中存在的问题，通过相应的措施将其避免；同时能够在原有的基础上规范施工程序，完善工程的施工管理，在确保工程施工质量的同时，还能在原有的基础上促进我国建筑行业的发展，为我国社会的发展做出杰出的贡献。

参考文献：

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